Aromatisasi

Senyawa aromatik adalah senyawa hidrokarbon dengan ikatan tunggal dan ikatan rangkap diantara atom-atom karbonnya. Benzena adalah senyawa organikdengan rumus molekul C6H6 yang merupakan suatu anggota dari suatu kelompok besar senyawa aromatis, senyawa yang cukup distabilkan dan delokalisasi elektron pi. Benzena tersusun atas 6 buah atom karbon yang bergabung membentuk sebuah cincin, dengan satu atom hidrogen yang terikat pada masing-masing atom. Karena hanya terdiri dari atom karbon dan hidrogen, senyawa benzena dapat dikategorikan ke dalam hidrokarbon. Benzena merupakan salah satu jenis hidrokarbon aromatik siklik dengan ikatan pi yang tetap.

Persyaratan Untuk Aromatisitas

Persyaratan senyawa aromatik

1.  Molekul harus siklik dan datar

2. Memiliki orbital p yang tegak lurus pada bidang cincin             (memungkinkan terjadinya delokalisasi elektron pi)

3. Memiliki elektron pi = 4n + 2 (aturan Huckle) ; n = bilangan        bulat.

siklooktatetraena (tidak aromatik).

Aturan Hückel

Dalam tahun 1931 seorang ahli kimia jerman Erich Hückel, mengusulkan bahwa untuk menjadi aromatic, suatu senyawa datar, monosiklik (satu cincin) Hrus memiliki electron pi sebanyak 4n+2, dengan n ialah bilangan bulat.. Menurut aturan Hückel, suatu cinicin dengan electron pi sebanyak 2,6,10 atau 14 dapat bersifat aromatiktetapi cincin dengan 8 atau 12 elektron tidak dapat.

Ion Siklopentadiena

Siklopentadiena adalah suatu diena konjugasi dan tidak aromatic. Alasan utama tidak aromatic ialah bahwa satu atom karbonnya adalah sp3, tidsk sp2 . karbon sp3 ini tidak mempunyai orbital p untuk ikut berikatan pi. Tetapi bila diambil satu ion hydrogen dari dalam siklopentadiena, maka hibridisasi karbon tersebut akan berubah menjadi sp2 dan akan memiliki orbital p yang berisi sepasang electron.

Substitusi Aromatik Elektrofilik

Pada kondisi yang tepat benzene mudah bereaksi substitusi aromatic elektrofilik yaitu reaksi suatu elektrofil disubstitusikan untuk satu atom hydrogen pada cincin aromatic. Terdapat beberapa Substitusi Aromatik Elektrofilik yaitu, Monosubstitusi, Disubstitusi dan Trisubstitusi Contoh reaksi substitusi seperti ini dipaparkan di bawah ini :

Monosubstitusi

Disubstitusi

Trisubstitusi

Substitusi Pertama

Dalam kedua reaksi monosubstitusi yang ditunjukkan di atas, digunakan asa, lewis sebagai katalis. Asam lewis bereaksi dengan regensia (seperti X2 atau HNO3) untuk menghasilkan suatu elektrofil, yang merupakan zat pensubstitusi yang sebenarnya. Misalnhya, H2SO4 (suatu asam yang sangat kuat) dapat merebut suatugugus hidroksil dari dalam asam nitrat, maka akan dihasilkan ion nitronium +NO2. Suatu elektrofil dapat menyerang elektron pi suatu cincin benzena untuk menghasilkan suatu macam karbokation yang terstabilkan oleh resonansi yang disebut suatu ion benzenonium.

    A.  Halogenasi

Halogenasi aromatik dicirikan oleh brominasi benzena. Katalis dalam brominasi aromatik adalah FeBr3 (seringkali dibuat in situ dari Fe dan Br2). Peranan katalis adalah menghasilkan elektrofil Br+. Ini dapat terjadi oleh reaksi langsung dan pembelahan ikatan Br-Br. Lebih mungkin lagi, Br2 tidak sepenuhnya terbelah pada reaksi dengan katalis FeBr3, melainkan sekedar terpolarisasikan. Untuk sederhananya, di sini ditunjukan Br+ sebagai elekfilnya.

    B.   Efek Isotop

Jika tahap penentu laju substitusi aromatik elektrofilik ialah pembentukan ion benzenonium, maka reaksi benzena terdeuterasi dan reaksi benzena normal akan sama cepat. Eksperimen menunjukan bahwa hal ini memang benar; benzena dan perdeuteriobenzena (C6D6) menjalani brominasi elektrofilik sama cepat, dan tak dijumpai efek isotop kinetik.

Tahap 2 dalam mekanisme reaksi, lepasnya H+ atau D+, memang melibatkan pemutusan ikatan CH atau CD. Tak diragukan lagi bahwa eliminasi D+ akan lebih lambat daripada eliminasi H+, tetapi dalam masingmasing kasus tahap kedua itu begitu cepat dibandingkan dengan Tahap 1, sehingga tak dijumpai perubahan laju reaksi keseluruhan.

    C.   Nitrasi

Benzena menjalani nitrasi bila diolah dengan HNO3 pekat. Katalis asam Lewis dalam reaksi ini adalah H2SO4 pekat. Seperti halogenasi, nitrasi aromatik berupa reaksi dua-tahap. Tahap pertama (tahap lambat0 adalah serangan elektrofilik. Dalam nitrasi elektrofiliknya ialah +NO2. Hasil serangan ialah suatu ion benzenonium yang mengalami pelepasan H+ dengan cepat dalam tahap kedua. H+ ini bergabung dengan H2SO4- untuk menghasilkan kembali katalis H2SO4.

    D.   Alkilasi

Alkilasi benzena berupa substitusi sebuah gugus alkil untuk sebuah hidrogen pada cincin. Alkilasi dengan alkil halida dan runutan AlCl3 sebagai katalis, sering dirujuk sebagai alkilasi Friedel-Crafts.

    E.   Asilasi

Reaksi ini serinkali merupakan metode terpilih untuk membuat aril keton. Guguskarbonil aril keton ini dapat direduksi menjadi gugus CH2 . dengan kombinasi asilasi Friedel-Crafts dan direduksi, dapat disiapkan suatu alkil benzene tanparisiko penataan ulang dari gugus alkil.

    F.   Sulfonasi

Sulfonasi benzene dengan asam sulfat menghasilkan asam benzene sulfonat. Sulfonasi bersifat mudah balik danmenunjukkan efek isotop yang sedang.

Substitusi kedua

Suatu benzene tersubstitusi dapat mengalami substitusi gugus kedua. Beberapa benzene tersubstitusi bereaksi lebih mudah. Misalnya anilinabereaksi substitusi elektrofilik lebih cepat daripada benzene.

Tidak perlu diberi katalis seperti benzene

Memerlukan asam nitrat, temeratur tinggi dan waktu lama

Substitusi Ketiga

   1.   Jika dua substituen mengarahkan suatu gugus ke satu posisi,         maka posisi ini akan merupakan posisi utama.

       o terhadap CH3 dan m terhadap NO2

   2.  Jika dua gugus bertentangan dalam efek-efek pengarahan              mereka, maka aktivator yang lebih kuat akan lebih diturut            pengarahannya. pengarah o, p lebih kuat

   3.  Jika dua gugus deaktivasi berada pada cincin, terlepas dimana        posisinya, akan menghambat substitusi ketiga

   4. Jika dua gugus pada cincin berposisi meta satu sama lain            substitusi tidak terjadi pada posisi apit meskipun cincin            teraktifkan pada posisi itu. Tidak reaktifnya posisi ini rena        rintangan sterik

     

      Sumber

Budimarwanti. 2008. Struktur, Tatanama, Aromatisitas Dan Reaksi Substitusi Elektrofilik

Senyawa Benzena. Jogjakarta: Ebook digital.

Fessenden, R. J dan J. S. Fessenden. 1982. Kimia Organik. Jakarta: Erlangga.

Prasetyo, B. 2009. Senyawa Organik. Surabaya: Universitas Airlangga.

Permasalahan: Mengapa benzena itu lebih mudah mengalami reaksi substitusi dari pada adisi!